桥梁桩基露筋病害原因分析及处理

朱启标

（上杭县公路工程管理站，上杭 364200）

1 引言

桥梁桩基在施工的过程中很容易受到周边环境或者施工工艺等方面的影响，出现较多的质量问题。桥梁在建成运营过程中， 桩基部分尤其是桩基上半部分持续受到河水冲刷，会产生外露等问题，对桩基受力造成影响，甚至引发安全事故。为此，根据桩基实际情况制定有效的措施处治外露的桩基部分，并切实做好桩基加固，提高桩基整体强度，延长其使用寿命。

本文以玉女犁角桥为例， 介绍桩基露筋病害采用人工围堰注砼加固法的处治方案， 为类似工程病害处理提供参考。

2 工程概况

图1 桥梁平面图

玉女犁角桥跨越上杭县旧县河， 桥梁全长132m，为6×20m 预应力空心板桥，下部结构桥台采用肋板台，桥墩采用柱式墩，墩台采用桩基础。 该桥梁平面图见图1。 该桥河宽约90m，施工时常水深2～3m，桥梁桩基础采用筑岛围堰施工， 多年来由于上下游水电站蓄水放水及下游捞砂等因素影响，河床覆盖层（砂砾层）被冲刷至岩层，造成河床标高下降严重，出现裸桩现象。 1#、2#、3#、4# 桥墩河床岩石已裸露，其中2# 桥墩处于河床落槽部位，落槽处水深约4～5m，桩基一半在岩层上，一半外悬，产生空桩不受力，同时桩基产生受力偏压，长期外露和冲刷也将影响桥梁使用的耐久性。

图2 现场勘查图

现场勘查结果如图2 所示。 该桥系梁以下部分结构情况为：（1）河床覆盖层被冲刷，导致河床标高降低，桩基出现裸露，裸露长度按系梁底至地面高度分别为1# 桩基2.3m，2#桩基7.0m，3#桩基2.6m，4#桩基2.1m；（2）2#，3#桩基出现露筋，钢筋保护层不够；（3）2# 桥墩处于河床落槽处， 落槽深度约4～5m， 桩基暴露约7m （水面以上约2.5m，水面以下约4.5m）。

3 桩基露筋的原因分析

3.1 桩基露筋的内因

在桥梁桩基施工过程中， 影响桩基质量的因素较为复杂。根据以往实践经验，认为造成桩基露筋的内因主要有以下几个方面。

3.1.1 护筒施工不当

护筒在桩基施工中起着定位的作用， 隔绝周围松软的泥土，防止泥土塌落；其次在浇筑过程中能防砼渗出，保证河床面水中桩基定型等功能。因此，护筒的制作要严格满足尺寸的要求。桩基露筋原因与护筒尺寸、护筒漏水密不可分。 （1）护筒漏水，当护筒内水泥浆压力比护筒外水压力大时，桩基就会出现局部水泥外渗的现象，外部保护层骨料将离析，再由流水冲洗，造成钢筋外露[1]；（2）护筒埋填深度不足，如果护筒长度不足(正常情况下大于或等于3m)， 砂土的透水性能在孔中水泥浆的水头压力较大情况下，其水份向外渗透，致使砂层孔周围产生一层粘土胶层，造成桩径变小，桩基最外层的水泥砂浆和粘土胶层护壁，经流水冲刷，护壁层剥落后出现露筋[2]。

3.1.2 钢筋笼定位偏差

钢筋笼位置偏离或者出现固定不牢等情况， 桩基浇筑时因为混凝土的冲击， 受到大小不一压力的作用而发生位置偏移， 致使桩基一侧保护层厚度逐渐减少或保护层直接脱落， 这样， 经过流水冲击而出现钢筋外露的现象。 因此，桩基在浇筑混凝土前钢筋笼应确保准确安装，精准定位， 牢固可靠。 同时护筒的长度需要满足规范要求，使钢筋笼位置能够牢固，同时要保证护筒段钢筋笼保护层厚度要满足规范[3]。

3.1.3 灌注桩顶预留长度

桩顶预加标高正常需高于设计高度0.5m 到1m 之间（预加高度后期可除去）。如果浇筑的桩顶标高不足时，桩顶上的混凝土因为强度较低，经流水长期冲击和侵蚀，弱夹层被掏空。为了防止该隐患存在，必须严格对桩头混凝土的强度和质量进行检查并做好记录[4]。

3.1.4 混凝土导管的施工影响

桥涵施工规范要求： 浇筑过程中导管埋深为2～6m；末期漏斗底应高出泥浆面大约4～6m。倘若在桥梁桩基施工过程中，导管深度超过规范要求，导管出口处混凝土流动压力将减少(见图3)，其流动压力计算式为[5]

P=Ph1-Ph2-Pw-K

式中,P——导管出口处混凝土流动压力；

Ph1——导管内混凝土流动压力；

Ph2——孔内混凝土相对导管出口处混凝土的压力；

Pw——孔内泥浆压力；

K——综合阻力。

图3 导管出口处压力图

3.2 桩基露筋的外因

桥梁桩基露筋的外因主要与桩基外部的环境有关，如河水时起时落对桩基产生冲刷力， 河床变浅以及河道变化等水文条件的影响， 也会加剧水流对桩基的冲刷作用，加快桩基露筋的形成[6]。

4 桩基露筋病害处理方法

桥梁桩基露筋病害的处理方法有静力压浆修补法、高压压浆修补法以及人工围堰灌注法， 人工围堰灌注法又分为人工围堰注砼加固法和人工围堰喷射砼加固法。人工围堰灌注法工艺流程：（1）设置导流渠。 先设置多根混凝土管，对河水进行引流；（2）设置围堰。在存有病害桩基的周围采用横向的方式设置截水围堰， 用编织袋装满粘土，并垒砌大约0.5m 宽的小堤。 将防水布铺于围堰迎水侧，最后在防水布上覆盖一层编制袋装土；（3）抽水。围堰设置完，抽取围堰现存积水；（4）清理桩基。必须清理桩基周围泥土杂物和表层松散混凝土， 并对露筋进行除锈处理；（5）安置模板。安置的模板必须满足紧密、牢固等要求；（6）浇注混凝土。 模板安装后，往模板内浇注混凝土，且需要充分搅拌压实， 保证水泥浆充满碎石空隙；（7）围堰拆除。 在确保混凝土充分凝固时，方可拆除模板，同时要求做好施工记录[7-8]。

4.1 桩基露筋病害处理

根据桥梁现状病害及经济合理性， 该桥桩基病害处理采用人工围堰注砼加固法。 主要处理方法如下：

（1）本次露筋处理设计主要采用C30 砼（2# 桩基采用C30 水下砼）；（2）1#，3#，4# 桥墩处于干处， 可不采用围堰施工，干处立模施工即可；(3)先对2#，3# 桩基露筋进行除锈后，并清洗桩基暴露部分表面杂质再浇筑砼；(4)2#水中桩基施工前应先对上游河水进行截水围堰， 再采用细部桩基围堰，然后抽干水凿去除杂质，立模施工。 围堰具体形式和尺寸见图4。

图4 围堰形式及尺寸

4.2 桩基露筋病害处理保障措施

（1）根据各桥墩为控制点，准确地放样；

（2）外包C30 砼应嵌入岩层20～30cm；

（3）可先对干处桩基进行施工，施工顺序（干处）：清除桩基表面杂质→对露筋进行除锈→对外包C30 砼处岩层挖深20～30cm→桩基周围岩层找平→立模→浇筑砼；

（4）2# 水中桩基施工前应先对上游河水进行截水围堰，施工顺序同干处；

（5）截水围堰及施工便道布置可根据现场情况做一些调整；

（6）立模前应先对桩基周围进行C30 砼找平。

5 结语

本文案例中桥梁桩基露筋病害处理至今已有半年多，经现场观察，处理过后的桥梁桩基已不再出现露筋病害，确保了桥梁正常安全使用，达到了预期目的，效果较为理想。